[发明专利]用硫酸铵和氯化钾制取硫酸钾的方法

说明书

本发明是一种有关硫酸钾的生产技术，特别是一种用硫酸铵与氯化钾制取硫酸钾的方法。

硫酸钾是一种重要的无氯钾肥，大量用于烟草、柑桔、葡萄等经济作物，同时它又是一种基本化工原料，用于玻璃、染料及医药上，我国一年需求量约为50多万吨，目前基本全部依赖进口。

硫酸钾的生产方法有很多种，而利用硫酸铵、氯化钾转化制取硫酸钾具有原料易行的优势，因而受到各国的重视。

US1922682提出了将硫酸铵与氯化钾固体放入高温炉中使生成的氯化铵分解挥发，从高温炉中连续排出产品硫酸钾，挥发的氨用石灰回收，再与硫酸生成硫酸铵。此方法特点是产品硫酸钾纯度较高，但其缺陷是工艺流程长、成本高、腐蚀大、回收氨造成环境污染。

DE1902738介绍了用硫酸铵、氯化钾及少量含氨母液反应生成含氯化铵、硫酸钾的混合物及母液，然后用萃取剂将氯化铵从混合物中萃取出来，此法特点是副产氯化铵纯度高但产品硫酸钾纯度不高，而且还要消耗大量萃取剂。

DE946434、DE2142114、CA1197663以及JP7322907分别介绍了用硫酸铵母液与氯化钾在通入氨或加入甲醇情况下进行转化反应制取硫酸钾，这类方法从实质上是利用氨或甲醇介质的存在改变了产品硫酸钾易与硫酸铵形成固溶体特点，提高了硫酸钾纯度，但是其不足之处，一是需建立氨、甲醇回收系统造成投资大、成本高：二是环境污染严重。

FR765282、JP7220457分别介绍了用过量硫酸铵与氯化钾在水溶液中先第一步反应生成硫酸钾含量较低的粗硫酸钾，然后用一定的氯化钾溶液与第一步产生的粗硫酸钾再进行第二步反应，这样使粗硫酸钾中形成固溶体的硫酸铵与氯化钾再充分转化，从而使产品硫酸钾中氧化钾达50％以上，但是由于采用第二步氯化钾水溶液加入，一定程度上使硫酸钾产率大大降低，而且随着水量的大量加入导致母液过剩，多余母液只能排放，经济上不合理。

国内《化肥工业》1987年第1期第6页报导了采用硫酸铵与氯化钾在60水溶液反应生成硫酸钾，过滤分离得产品硫酸钾与母液，然后将此母液进行蒸干得副产氯化铵混合肥料，该法工艺简单、投资省，但能耗很高。而且母液不循环使用，钾转化率仅60％。

本发明的目的是为了克服上述硫酸铵与氯化钾转化制硫酸钾的诸多缺陷，又进一步考虑目前我国进口硫酸钾有98％都用于农用掺兑作无氯脂料现实。提出了一条流程简单、操作容易、钾利用率高、节能、母液循环使用、无环境污染的制取硫酸钾独特生产方法。

本发明技术方案是采用一步湿法，先将固体硫酸铵溶解后再与粉状氯化钾在一定条件下溶解并进行复分解反应生成硫酸钾和氯化铵，其反应式为：

反应后产物根据不同温度其溶解度不同而进行分离，首先在温度较高情况下进行液固分离，硫酸钾进入固相，经水洗涤精制，控制水温和水量制得符合ZBG21006-89农业用硫酸钾产品标准中一级品K₂O≥45％、Cl≤2.5％的硫酸钾，硫酸钾中钾折算成氧化钾含量大于47％，硫酸钾中氯含量小于2.5％，液固分离后的液相即母液I以NH₄Cl为主体，采用降温冷却结晶分离出氯化铵固相，分离出氯化铵固相后的母液II大部份返回系统与前面洗涤液一道再溶解硫酸铵与氯化钾继续进行复分解反应，少量母液II蒸发得出固体氯化铵。

本发明的工艺流程方框示意图如图1所示，所有操作均在常压下进行。(参见图1)

1、先将硫酸铵固体和循环母液II、洗涤液(从上次循环中得到，若第一次实验时，采用人工配制)少量水在容器中进行常温混合，搅拌将此混合物升温溶解，待温度升至60～80℃时，再加入已粉碎至0.1～1毫米粒度的氯化钾粉沫，并不断搅拌。

2、在60～80℃中将上述混合料液保温进行复分解反应，并继续搅拌，反应时间为30～90分钟，待反应完结后，沉淀并进行真空抽滤分离固液相，固相为粗硫酸钾，液相为母液I送去冷却结晶析出氯化铵固相。

3、将分离制得粗硫酸钾固相用水进行洗涤，水温控制在20～90℃洗涤水用量，用水量与粗硫酸钾之比为1∶1～2(重量比)，将洗涤液与精硫酸钾分离，洗涤液循环使用，精制硫酸钾经干燥制得成品。

4、将分离粗硫酸钾所得母液I降温冷却结晶析出氯化铵固相，冷却温度控制在10～40℃，然后真空抽滤分离得氯化铵固体与母液II，母液II绝大部分循环使用，氯化铵固体进行干燥得副产品冷却氯化铵。